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藻 類 の 凍 死(綜述)照 本 勲 *。FrostKillingofAlgae

1 TERUMOτ

1.
生物の低湿に対する影響の研究では，先ず第一にその生物の致死温度を知る必要がある。その生物はなん度で凍死するかというととである。凍死という言葉は，低温又は寒冷のためにお乙る傷害あるいは死滅をあらわす。凍結とは，細胞に含まれる水分がかたまって氷となる乙とで，植物が凍結したからといってかならずしも凍死するとはかぎらないし，C又ある植物ではO"より高い温度』とおいて，すなわち氷がまだ出来ない温度で凍死するとともある。
乙の観点、から藻類を材料として，普から現在まで観察，又は実験された主な文献を次 l乙記載し，あわせて凍死ににた現象である乾燥死にふれた文献も参照した。
植物の温度についての研究では，次の要素が必要である。 L実験材料の骨北海道大学低温科学研究所

‑15ー

100

百 恵 類 第 6巻 第 3号 昭 和 33年 12月

種名。 2.実験される際の外部温度(冷却温度ー又は凍結温度)03.外部温度 の作用時間(冷却時間又は凍結時間 )04.冷却速度，又溶かされる場合は融M速度。

5.凍結融解の回数，ならびに融解後の処置。 6.植物細胞，組織内外における氷の形成状態。

7.冷却前，冷却中の材料の状態と合水量等。

ζ 関しての文献は，乙れらの要素の最初のふたつ，すな
古い時代の凍死 {わち種類と外部温度のみ記載しているものが多い。致死温度告知る場合ζ
lは，作用時聞が重要江乙とであるが，その当時は重要視されなかったためか，多くの古いデ ータにはその明記がないので，直接の比較が出来ないものがある 。
文，致死温度を測定する場合に注意すべきことは，材料としての植物の温度が，外気温と平衡になったかどうかを明瞭にするととである J低温にさらす
時・聞がどく短い場合，合水量の多いため比熱の大きい生物は. ~F.常 Iと小さなものでない限り外気温と平衡になっていない乙とが多い。したがって，できる限り植物体の温度を直接測るのが望ましい。
細胞の凍結過程は複雑ではあるが，簡単に述べると，二つの様式に大別できる n 一つは細胞外凍結といい，細胞の表面にだけ氷が生ずるのであって，凍結が進むにつれ細胞内部から水が奪われ，表面の氷は成長する。細胞間隙
lにお乙る凍結と考えてよい。他の一つは細胞内凍結とよばれ，細胞内部ζ氷が生ずる。細胞は内部が凍結すると例外なく致命的な害を受けるが，細胞外凍結だけが起った場合は，その時の温度，つまり生ずる氷の量および凍結の持続時聞によっては障害をうけない。細胞外凍結は必ず一種の脱水をともなうため，凍害を脱水の害，すなわち乾燥障害と同じであると解する人もある。共 !
C水分を失うという点で，共通の理をもつものである。数種類の植物
l対する抵抗性を比較実験
細胞について凍結，乾燥，原形質分離ならびに熱ζしたところ，そのひとつに対して強い抵抗性を示した細胞は，他に対しても強いという結果がえられている。すなわち凍結，乾燥，熱 !
c対する抵抗性は本質的ζl 同じであり，そのひとつを説明できる説は他のふたつにも適用できCるかも知れないが，その抵抗性機構が本質的に等しいものかどうかは今後 I残されている問題といえよう。

11.
始めに単細胞藻類の文献をあげると，単細胞藻類の数種類は雪の中ζl発見された。緑色又は赤色に雪をそめ，緑雪，赤雪と古くからいわれているも

hlamydomonasnivalisはアルプス地方，グ Mーシラのである。そのうち C
16‑

101照本;部類の凍死(綜述)Y ド，南極等の赤雪ζ
l見出され，その主要構成生物の一種と見なされている。

l不活援になり，遂には鞭毛を失い，薄い膜にとざ
動胞子は温度の上昇と共ζ4C以上の温度には耐えられないといわれされ不動胞子となり，動胞子は +0952)
0 又，縁雪は主ζlC
hodaiellaか，ている。日本でもみられる(小林・福島 1
まれに Chlamydomonasより構成されているが，とれらの藻類が生存できる最低温度に関しての文献はまだ見られない。ただハシガ 9~ の KOL 女史とCHODAT，R.の業績を参考に出来る程度である。
WEST，W. と WEST，G.によると Closteriumは水中で 14日間も凍っていても，融けたあとで運動カをもっていることがわかった。 M
icrosteriasも同じ実験条件で凍結に耐える乙とが認められた。
WISLOUCH(
1910)は滅菌水に涼滋させた S
tichococcusbacillarisを色々な低温にさらした。 ‑75Cに 2時間さらしたものは，わずかに生き残っただ
0C に 6‑7時間さらしたものでは約 50% も抵抗出来た。
けだったが， ‑2100PICTET(1893)は水に培養した珪藻の色々な種類を約一 200C で凍結させたが害をうけなかった。媒液を溶解後，珪藻は pseudopodiaIとにた突起を出しているように見られたという。
EDLICH (1936)は樹皮の下層部に生育しているP
leurococcusvu
lgaris，A
patococc
間 minor，Stichococcusbaci
1larisを自然の生育状態のまま，前処0理として大気湿度(関係湿度 25‑100%)を色々にかえたあと‑20C から00‑80C までの低温に色々な時間あわせた。 Pleurococc
附 は ‑80C にすくな く と も 24‑26時間抵抗する乙とが出来た。

乙の結果は前処理として行った湿度に関係なかった。閉じような実験で Stichococcusと Apatococcusは0C!
c2時間，後者は 1時間抵抗性が小さい乙とが証明された。前者は ‑800C の低温に対してでそれぞれ凍死した。関係湿度を 50%にかえると， ‑80leurococcnsと同程度の抵抗性をえた a
始めて PW ARBURG(1919)はクノップの培養液中 K 浮世静した Chlorellaを液体空092C)に 11時間さらした。細胞は処理によって害されなかった。
気 (ー1KλRCHER(1931)は StichococcztSbacillarisを試験管中 K 寒天培養占な000し，ー 70C に 1‑8日間，又一 183~‑192Cの低温に 13時間保ったが，藻類は死ななかった。
.
BECQUEREL(1932，1936)は P
rotococc
附と P
leurococc
凶を乾燥状態 K 保ったあと，人工的につくれる最低温度にさらしたあとでも，乙の二つの藻類‑17‑102議 類 第 6巻 第 3号 昭 和 3
3年 12月は正常に生育するととを確めた。液体合成培地で培養した細胞，又は樹皮片からとった細胞を酸化パリクム上で 35C，3カ月にわたって乾燥した。更に
010‑'m m水銀減圧乾燥後，試験管 ζl封 じ た も の を ‑1900C IC480時ー間，-2690~-2710C I
C71時間半さらした。そのうちのあるものは冷却前 25年間にわたり真空中で乾燥したものを使用した。 ひとつの実験では1.
84K0の 温 度 に 1時間維持できた。 乙の他 Pleurococcusvu
lgaris，Chlorella

19aris，Stichococcusbacillaris，Hantzschiaam.
ρhioxys，Pinnularia，Chlorococcumhumicolum，Palmellaminiata等の藻類を材料とviridis

仰したが，乙の処理によって生育は害されなかった。

111.
WEST，W.と WEST，G.は，Spirogyracataeniformisが接合の過程で氷の中 l
乙2週間おかれたあとでも，秀れた生活カをもっていたと報告したロ
COHN(
1871) は顕微鏡にセットした凍結台の上で Nitellasynca
ゆa を冷却して，その生活力を研究した。藻類の分校は水を数 m mの深さに入れたo

浅いガラス器の底におかれ， ‑20Cの低温にさらされた。温度はガラス器内OCでも観察でき，の水につけてある寒暖計によった。活動的な原形質流動は O0‑2Cで流動はゆるやかとなった。それ以下に温度が低下すると，細胞は凍ってその結果 Nitellaは死んでしまった。そのうち 2例だけは， ‑3Cの氷0から取り出した細胞も生きていた。細胞の中ζ
l氷が出来るのは， ‑30Cと ‑4Cの問で，始め原.形質の収絡がおとるが，融解後細胞は死んでしまった。
0STRASBURGER(
1878)は Ha
ematococcusと C
hilomonasの 2種の藻類の滋走子が，一部凍った水滴の中の氷品の間でも運動する ζ とを観察した。又aematococcus，Ulothrix，Bothrydium，Chilo‑
完全に凍ってしまった場合，Hmonasの滋定子は融解後死んでしまった。実験中，周囲の温度は ‑lC以下
Oにさがらなかったという 。
MOLISCH(1897)は S
ρtrogyraの糸状体をスライドとカパーグラス

さみ〆κは00‑3̲‑6C で凍結させた。 S rogyraは水の氷点以下に冷却されるC形成され，水は細胞内部から引っぱられと，始めに氷の結晶が表面の周囲 Iる乙とを観察した。融解すると細胞は殆んど以前の容積をとり戻し，葉緑体は多くの細胞中 lζ再び、はっきりと現われるが，以前 lζは明瞭 K 区別のあったのが細胞核と同様に膨脹して，共にかたまりの中ζlー絡になって，外見上か

piroqyraの他，CladoPhora，らも死んだ{設を示す。乙のような凍結様式は S‑ 18ー103照本:部類の凍死(綜述)Derbesia等でみられる。Codiumは細胞内部の凍結と，上述の細胞外凍結とが同一細胞でおこる。 Spirogyraの場合でも冷却が充分はやい時，氷は細胞0Cで凍死し， Derbesiaの中に現われる。前と周じ条件で CladoPhoraは ‑8とL'odiumではーl10Cで凍死した。
0
信 Nitophyllumを水に つけたまま ‑5Cで凍結した。
又， MOLISCHは紅自乙の紅藻は凍結の状態で，生命を害われ蛍光怯紅色素を現わした。すなわち，
MOLISCHはこの事実から，凍死は融解時始めておとるものでないととを認めた。

KLEMM(
1895)は試験管に試料を入れ， 寒剤につけて濠類に対する低温の発芽体と Spirogyraの糸状体は， ‑13Cの低の影響をしらべた。 Chara，
0温 lζL5分間さらすと死んでしまった。

KYLIN(
1917)はスヱーデジ西海岸に生ずる積々の海濠の耐凍性について
00o9C， ‑4.
0C， ‑5.
7C， ‑7.
8C，実験した。方法は試料を海水につけ， ‑2.
0‑
10.
7C， ‑16.8C， -18~- ー 20 C の七つの温度 lζ ，各 3， 6，10時間ずつ000凍結させた。褐藻，紅議では禁状体の色の変化.緑議では凍死によって色が変らないので原形質分離をするかしないかで生と死とを判定した。使用した
海言葉は過冷却状態の低温で死ぬ乙とはなかった。ピグメントの拡散は氷が出来なければおこらない。凍死温度とその温度ζ
l対しての致死的な時聞を次にあげる。
紅重軽1111111111111111褐吉長1111112ヤ
円αiU'UlUai叫tricαtαDelesseriasanguineaDeless肘喝αsinuosaLaurenci
ap
inna.
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TI8pu8Nemal
伽 慨 叫lti
ji.
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phyr
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押ωlis
L
αmi
7ωr
i
a8acChariπa(一年自のもの)
Lami
担:ari
asacchari惚a(数年目のもの)
Lami
欄'巾digitataPylaie
Uali
tor
ali
B
‑19‑‑
2.
90
4.
00
03時 間

10時 間
10時 間‑5.
7"
C‑4.
00
10時 間
10時 間‑5.70‑16.
80
10時 間‑18‑‑20.0 1
0時間後志生存
000

00必
V

1
1

11110‑5.7
0

6時 間‑
16.
80

3時 I
掲

0

1
0時 間
0時 間
‑18‑‑20
"
0 1

‑5.7
"
00

104

務類

第 6巻

t
宮3号

昭和 33年 12月

褐藻F'uc
抑 制IlICUlO
B
湖‑18̲‑20C 1
0時間後も生存

11Fuc
U8Berrat叫81100111111ABCOphyll
倒 見 旬OdOS
1必悦1111Enteromorpha伽 ，test
伽ali
8
緑藻
グ
Cladop.
加r
arU
pBstri8グ
3時 間紅藻のうち Trailliella.Delesseria.L
aurencia等は最も耐凍性弱く，Nemalion.Bangia.POゅhyraは耐凍性最も強い。褐藻の Fucus.Ascophyl‑lum.及び緑藻の Enteromorphaは強い耐凍性を示した。若い Laminaria
11l
ま夏 l
ζ0.3‑0.
4m の深さのと 乙ろによく生育するが， 上の結果からもわかCは容易 IC凍ってしまう。そのためスエーるように寒さ K弱いため，冬 I
デン西海岸では .Laminariaの葉状体は 0.6‑0.65mより浅いととろに発育しないのは冬期間の寒冷のため凍害をこうむるからである。又，これらの海藻をプドー糖あるいは硝酸ナトリクムを溶解した海水又は濃縮した海水中に入れると，低温 lと対する抵抗性の高いものほど高張溶液に対する抵抗性もまl際し氷は細胞内に出来ず，組織の外側ζlた高いことがわかった。又，凍結ζ出来た。

Pediastrum と Hormi‑KλRCHER (1931)は試験管で寒天斜面培養したdiumの二種の藻類を，70。
C の寒剤 l
ζ5時間さらしたが，この程度の低温に対しては死ぬととはなかった。
BECQUEREL(1936)は乾燥した藻類を液体ガスで冷却して，その生活カを調べた。彼は色々な藻類を含む土嬢試料をとり，酸化ノ q クムを使用，真空中で徐々 I
C乾燥した a 乾燥は 35Cで 3カ月にわたって行った。 10‑5 m m水069銀減圧で更に乾燥を重ね，液体へ日ヲム(ー 20‑271oc)に 7時間半さらし:‑た。また同じように液体釜索(ー 196C) に 480時間さらした。両方のグルー
0scillatoria.Glaeotila.Hormidium.Siphonema.Pediastrumは処プとも O
理後も生存した。
又，彼は (1932)糸状藻類である Tribonema'elegansを樹皮片上に生育・している状態のまま，充分に乾燥，高真空で 22 年間保存したものを 40~I.84。

KIC数時間さらしたが，処理後は正常に生育した。
小野田 (1937)は MOLISCH の設計を改良した凍結顕微装置を用い. 2種0のS
ρJrogyraの過冷却ならびに凍結をしらべた。 s
ρJrogyraは ー 11.
4CIC

17時間の過冷却をするが冷死はまぬがれず，他の種類の Spirogyraで は ‑03.
5C I
C5時間おくと， 全細胞の 36%は生き残ったが. 64，%は冷死した。
‑20ー

105照本;藻類の凍死(綜述)又，細胞の外表ζi氷結の起った場合，莱縁体.ピレノイドの上によく氷の結ρirogyraは融氷後軽度の僑原形質分離が見られ，冷却時聞が晶が出米た. s
長いと原形質の凝固が起って恢復しない。氷結が表面とともに内部にも起ると原形質は両者の間 K圧せられ.脱水，乾燥，破砕をうける。内部凍結は細胞の死を意味するという。
BIEBL(1938)はヘルゴランド島の海岸に生育する海藻，特 lと紅藻について漣縮した海水と，乾燥に対する抵抗性について実験した。乙の結果は寒冷ζl対する抵抗性によく一致した。干潮線以下ζ
l生ずるものは 94%. 干潮線以上のものは 88%. あるいはそれ以下の湿度にた えた。 Polysiphonia.Brog‑niartellaなどは 100%の湿度中でも間もなく死んだ。抵抗性の大きな種類
はその渉透価も高いが，干潮線以上ζl生ずるもので渉透価が比較的低いものは害をうけやすい . P
orPhyraの如きは高濃度の媒液にも乾燥にも抵抗性が比較的大きい。この P
orphyraζ
I対する抵抗性は前述の KYLIN の寒冷に対する抵抗性に相関している. BmBLは最近プ Jレターニュ海岸の海藻を材料とProtoplasma.
して，温度と惨透圧に対する抵抗性について論文を書いている (未刊).
0朝比奈 (1956)は Nitellaの節間細胞を用いて. ‑0.4
C という 高い温度で細胞表面に氷をうえでやった場合，細い氷の結晶が細胞外に発達したが，少なくとも数分間の凍結では，融解後も原形質流動を普通に観察できた。細0胞内部が凍結するのはー 3.
2C であった。 H
ydrodictyonreticulatumの細胞膜は，細胞内部の凍結開始 κ抵抗するカが大きい。又.Spirogyraは ‑2.5C0で凍結した。乙れらの謀類は，過冷却度がある範囲内で凍結が始まった場合，細胞外凍結をまぬがれなく，乙の凍結様式で容易ζl死んでしまう。

IV.
以上の文献を考察すると，種によって低温による致死温度は色々と変化

hlorellaゃ Stichococcus
するものである乙とがわかる。単細胞藻類である Cは自然に生育する状態でも，又人工液体培地 (C生えたものでも，共 IL液体空気や液体窒素など人聞が利用出来る最も低い温度ζ
l数時間おかれでも細胞はo破壊されない。それに反して多細胞藻類の大部分は. ‑10̲‑15C附近の低0温にさらされるとほとんど死んでしまい，単細胞誌類よりも寒冷に対する抵

ormidiumは，一列の細胞からなり糸状抗性が少ない乙とがわかる。特に Hをしているが，容易に破砕して短い糸となる性質をもつためか，単細胞のも‑21ー

106

部 類 第 6巻 第 3号 昭 和 33年 12月のと似て低混に対する抵抗性が大きい。形態的な速い，すなわち細胞の大きさ，形，表面積と体積との割合などで寒冷に対する抵抗性が変ってくる ζ とがわかる a その他，凍結条件としての乾燥皮の有効性や渉透滋度ζ
l よっても影響される。
又，水生植物は自然の状態で細胞内に氷の出来る乙とはほとんどなく，温度が徐々に降下すると Q"Cよりやや低温で，細胞をとりまいている水に氷結が始まるが，これより脱水作用をうけそのため細胞は委縮し，その凍結の持続時聞によって種々の傷害をうけ，ついに死んでしまう。
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